城域網(wǎng)如何應(yīng)對視頻業(yè)務(wù)的承載

不久前，寬帶論壇公布了2008年全球各個地區(qū)寬帶以及視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展情況。這份報告顯示，即使全球經(jīng)濟(jì)受到金融風(fēng)暴的影響，但來自寬帶和視頻領(lǐng)域的消息依然令人振奮。截至2008年底，全球IPTV用戶總數(shù)達(dá)到了2170萬，比2007年底增長了63%。寬帶論壇認(rèn)為，人們對寬帶和視頻業(yè)務(wù)的需求依舊處于上升的趨勢。

近幾年，以IPTV為代表的視頻業(yè)務(wù)吸引了越來越多的目光。開展IPTV業(yè)務(wù)能夠為運(yùn)營商帶來寬帶用戶的大幅度增長，同時降低用戶的離網(wǎng)率。但是與此同時，以IPTV等視頻應(yīng)用為主的業(yè)務(wù)承載對城域網(wǎng)提出了更高的要求。為了保證視頻業(yè)務(wù)的收看質(zhì)量與有線電視相當(dāng)，城域網(wǎng)除了要在帶寬、頻道切換時延、網(wǎng)絡(luò)QoS等方面提供保證，還必須提供良好的排錯和故障定位能力。

降低網(wǎng)絡(luò)帶寬需求

城域網(wǎng)如果利用現(xiàn)有的廣泛使用的編碼技術(shù)，為用戶提供DVD效果的視頻業(yè)務(wù)，每個用戶至少需要3-4M b p s(使用MPEG-2編碼)，或2Mbps(使用MPEG-4或更高壓縮率的編碼)的下行接入帶寬。如果城域網(wǎng)提供HDTV業(yè)務(wù)，則每用戶至少需要8-12Mbps的下行接入帶寬。

但是，目前的寬帶接入主要采用ADSL技術(shù)，對組播功能支持有限，大多數(shù)只支持IPv4協(xié)議的單播。另外，運(yùn)營商原有的CDN(內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò))常采用集中式服務(wù)器，會隨著用戶數(shù)量的增多，急劇消耗城域網(wǎng)絡(luò)帶寬。

視頻業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求日益增加，如果采用組播復(fù)制點下移的方法，則可以有效緩解這一需求。組播復(fù)制點即用戶I G M P請求的終結(jié)點。組播復(fù)制點越接近用戶越能節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。對A D S L寬帶網(wǎng)而言，組播復(fù)制點可選在BRAS、UPE或DSLAM。

由于目前網(wǎng)絡(luò)大多采用BRAS集中管理模式，如果選用BRAS作為組播復(fù)制點，隨著用戶的發(fā)展，B R A S的復(fù)制能力必然會成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。如果選擇UPE或DSLAM作為組播復(fù)制點，并采用分散的網(wǎng)絡(luò)部署模式，這樣高速上網(wǎng)的流量就可以在本地進(jìn)行交換，而不需要跨越整個城域網(wǎng)，從而減少對網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗。

完成快速頻道切換

有線電視網(wǎng)的頻道切換非�？�，用戶體驗比較好，所以城域網(wǎng)提供的視頻業(yè)務(wù)也應(yīng)盡量減少端到端的時延，才有競爭力。據(jù)調(diào)查，用戶可接受1s的TV頻道切換時間，及10s以下的VOD切換時間。但是，由于受到“頻道切換速度”和“視頻流錯包重傳”的影響，目前的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)若不經(jīng)過優(yōu)化，頻道切換時間將達(dá)3-4s，用戶能夠感受到明顯的延時。

這時，如果采用新興的iVSE(integratedValue-Added Service Engine)智能增值業(yè)務(wù)卡，即采用快速單播的形式把iVSE卡里面緩存的一個GoP(Group of Picture)快速推給機(jī)頂盒進(jìn)行解碼，從而縮短i幀到達(dá)的時間，就能夠在用戶發(fā)起頻道改變請求后的100毫秒內(nèi)，提供所需要的視頻流，用戶不會感覺到頻道切換后的電視畫面改變有任何遲滯。

iVSE還可以監(jiān)測到由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化所產(chǎn)生的錯誤數(shù)據(jù)包，從而采取相應(yīng)的修復(fù)動作。借助這項技術(shù)，機(jī)頂盒首先會監(jiān)測到某些視頻數(shù)據(jù)包丟失;然后機(jī)頂盒在數(shù)據(jù)隊列中，保存視頻數(shù)據(jù)包正確順序的同時，向網(wǎng)絡(luò)要求重新傳送丟失的數(shù)據(jù)包;待收到后，將之按原有順序排列，并無中斷地播放。

基于i V S E 的網(wǎng)絡(luò)視頻優(yōu)化方案的具體做法是在路由器上緩存2-4s的視頻數(shù)據(jù)，并和機(jī)頂盒間建立一條TCP通道，負(fù)責(zé)監(jiān)控丟包，當(dāng)機(jī)頂盒檢測到有丟包數(shù)據(jù)需要重新傳輸時，向iVSE卡請求重傳丟失的數(shù)據(jù)包。所有錯誤修復(fù)在100毫秒內(nèi)完成。

確保視頻收看質(zhì)量

丟包、抖動等會嚴(yán)重影響視頻的收看質(zhì)量，會讓用戶覺得網(wǎng)絡(luò)視頻比不上有線電視。視頻業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，一方面通過IP組播+核心網(wǎng)(CDN)的方式來保證，另一方面就要通過現(xiàn)在普遍使用的區(qū)分服務(wù)、流量工程等技術(shù)來保證�，F(xiàn)有的城域網(wǎng)，特別是接入層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)能力、QoS保證、認(rèn)證方式、設(shè)備性能等，都是基于普通Internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)來設(shè)計的，無法滿足多媒體業(yè)務(wù)的大規(guī)模開展。

然而為更多用戶提供服務(wù)，一直是運(yùn)營商追求的目標(biāo)，這種追求顯然與可靠的用戶體驗背道而馳。假設(shè)某個影片，如《貧民窟的百萬富翁》獲得了奧斯卡獎項，使它人氣劇增，成為用戶點播的大熱點，用戶對這部影片勢不可擋的觀看需求很快就會使網(wǎng)絡(luò)過載，并造成擁塞。如果某個社區(qū)內(nèi)接入網(wǎng)絡(luò)的性能只允許100人同時觀看這部影片，那么，第101個用戶的接入就會降低所有觀看者的體驗。

要解決這一問題，區(qū)分式服務(wù)體系的建立能夠起到一定作用，但是它也只能解Huawei Technologies決用戶級的擁塞;有針對性的解決方案是呼叫準(zhǔn)入控制(CAC)。CAC會沿著傳輸路徑，追蹤網(wǎng)絡(luò)資源潛在的擁塞點是否可用，當(dāng)出現(xiàn)資源不足以滿足某特定需求的情況時，網(wǎng)絡(luò)就會智能地拒絕接入請求，以保證其他在線用戶的體驗。實現(xiàn)快速故障定位

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)對于運(yùn)營商來說是“一朵云”，沒有人清楚數(shù)據(jù)流量在“云”里面到底是怎么走的，所以當(dāng)用戶觀看網(wǎng)絡(luò)視頻或者打電話出現(xiàn)故障時，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)部門的人很難弄清楚這朵“云”中哪里出了問題。對于那種瞬間故障后又立刻恢復(fù)的業(yè)務(wù)，故障定位則更難。因此，運(yùn)營商需要7×24小時的連續(xù)監(jiān)控機(jī)制，從而及時定位故障，避免再次出現(xiàn)相同故障，確保穩(wěn)定的用戶體驗。

i R S M(i n l i n e R e a l-t i m e S t r e a mMonitoring)正是支持7×24小時監(jiān)控，幫助運(yùn)營商維護(hù)部門快速定位故障的一種技術(shù)。iRSM是TI(意大利電信)與華為合作開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)實時流量監(jiān)控機(jī)制，不需要硬件的任何投資，只需要升級軟件即可實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報文的實時監(jiān)控。

iRSM通過在網(wǎng)絡(luò)頭節(jié)點插入一個特定I P報文，此I P報文隨網(wǎng)絡(luò)中的其他I P包一同傳輸，并在網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點被提取，結(jié)合1588v2提供的時鐘同步，便可計算出網(wǎng)絡(luò)延時、丟包率等。網(wǎng)絡(luò)中的這些數(shù)據(jù)被網(wǎng)管系統(tǒng)收集后，繪制出網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)曲線圖，就可以實現(xiàn)7×24小時對網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控。維護(hù)人員在定位某一時刻出現(xiàn)的故障時，可以退回到這個時間點，查看各個設(shè)備報送網(wǎng)管的數(shù)據(jù)，據(jù)此分析出哪里出現(xiàn)了丟包。

目前這項技術(shù)已在T I廣泛應(yīng)用，T I也非常希望這項技術(shù)能夠推廣到全球的每一個運(yùn)營商，以提升運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)效率。